新課標(biāo)背景下提升學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的策略研究

中圖分類號(hào)：G623.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-010X(2025)13-0025-03

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)思維能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。特別是在新課標(biāo)背景下，提升學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力變得尤為重要，關(guān)乎學(xué)生科學(xué)思維的嚴(yán)密性、創(chuàng)新性和獨(dú)特性。然而在現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)中，許多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面存在困難，缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)新性。如何幫助學(xué)生提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，筆者進(jìn)行了以下分析和闡述。

一、新課標(biāo)理念下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀問題

目前大部分教師依舊重視科學(xué)知識(shí)的傳授，忽略學(xué)生在教學(xué)過程中的實(shí)驗(yàn)探究能力培養(yǎng)，甚至忽視小學(xué)科學(xué)課必做的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣不高，在實(shí)驗(yàn)過程中處于“局外人\"的狀態(tài)。

在小學(xué)科學(xué)課上常遇到儀器欠缺或者不夠完善，導(dǎo)致學(xué)科學(xué)課必做的實(shí)驗(yàn)無法完成的情況，這導(dǎo)致學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰o法進(jìn)一步得到提升。

二、新課標(biāo)理念下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力提升的意義

小學(xué)生邏輯思維的發(fā)展需結(jié)合具體形象觀察、生活經(jīng)驗(yàn)及親自動(dòng)手操作，然后進(jìn)行推理判斷。例如“電和磁\"課堂上，在讓磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的交流活動(dòng)中，用銅導(dǎo)線和通電銅導(dǎo)線靠近磁針產(chǎn)生的現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)他們的探究欲望。用問題“有什么辦法能讓磁針偏轉(zhuǎn)更明顯\"來引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)歷猜測(cè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、深度探究、觀察比較、分析推理的過程中，進(jìn)行學(xué)生邏輯思維能力的訓(xùn)練，從而建構(gòu)

“電生磁”的科學(xué)概念。

2020年9月11日習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會(huì)上發(fā)表重要講話，強(qiáng)調(diào)要把教育擺在重要位置，全面提高教育質(zhì)量，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)、創(chuàng)新能力的重要途徑之一，提升學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力不僅能提高學(xué)生的邏輯思維能力，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。所謂創(chuàng)新能力，是指在學(xué)習(xí)活動(dòng)和各種科學(xué)技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)中不斷提供具有社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、科學(xué)價(jià)值導(dǎo)向的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力。在科學(xué)課教學(xué)中，表現(xiàn)為積極的實(shí)驗(yàn)探究，勇于質(zhì)疑并提出新觀點(diǎn)和解決問題的科學(xué)學(xué)習(xí)能力。

三、新課標(biāo)理念下提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的策略

傳授科學(xué)知識(shí)的重要途徑是有目的、有計(jì)劃、分階段地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，完整、有效的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)核心素養(yǎng)，所以清晰明確科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，不僅能提高教師對(duì)科學(xué)知識(shí)教學(xué)的認(rèn)知，而且對(duì)提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的綜合能力有著重要的意義。教師在教學(xué)中，通過明確科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，提高對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)并采取有效的實(shí)施策略，不僅能更好地推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，而且能夠?qū)崿F(xiàn)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才做出積極貢獻(xiàn)。

科學(xué)課的重要依托是科學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)合理地開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但能夠幫助學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)、理解科學(xué)原理，還能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力。為了確保實(shí)驗(yàn)的安全性和有效性，學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成十分重要。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要出示實(shí)驗(yàn)步驟，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，重要實(shí)驗(yàn)步驟教師應(yīng)進(jìn)行反復(fù)強(qiáng)調(diào)，要求學(xué)生正確、規(guī)范使用實(shí)驗(yàn)器材，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，規(guī)范操作行為，注意實(shí)驗(yàn)安全。

通過規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

(一)提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，鼓勵(lì)質(zhì)疑讓實(shí)驗(yàn)更有趣

科學(xué)實(shí)驗(yàn)要讓“創(chuàng)新”走進(jìn)科學(xué)課堂，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)敢想、敢問的思維空間。如在教學(xué)教科版五年級(jí)下冊(cè)第二單元“增加船的載重量”一課時(shí)，回顧上節(jié)課，每個(gè)小組鋁箔紙船的載重量不一樣，教師順勢(shì)提問：為什么每個(gè)小組做的鋁箔紙船的載重量不一樣呢？學(xué)生小組討論交流：船的載重量跟什么有關(guān)？在教師的指引下，學(xué)生思維空間瞬間打開，學(xué)生紛紛提出自己的觀點(diǎn)：“我認(rèn)為跟船舷高有關(guān)?！薄拔矣X得跟底面積大小有關(guān)?！彼季S碰撞后，學(xué)生大膽提出自己的觀點(diǎn)，在同學(xué)間或小組間交流分享，不僅促進(jìn)小組交流，還加強(qiáng)了小組的合作能力。

（二)提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，合理分工讓實(shí)驗(yàn)更有序

小組合作是小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的學(xué)習(xí)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作探究能力，激發(fā)科學(xué)探究興趣。合理分工又是小組合作的必要前提，讓小組每個(gè)人都有任務(wù)，才不至于實(shí)驗(yàn)探究只是小組長(zhǎng)或一兩個(gè)學(xué)生的“獨(dú)角戲”，其他學(xué)生做旁觀者不參與其中。如五年級(jí)“溫度不同的物體相互接觸”一課教學(xué)中，學(xué)生動(dòng)手測(cè)量熱水的溫度變化，同時(shí)還需測(cè)量涼水在熱水中的溫度變化，讀溫度計(jì)的讀數(shù)和記錄數(shù)據(jù)，如果不能合理分工，實(shí)驗(yàn)將無法完成。所以合理分工會(huì)讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)更有序，更高效的完成。

科學(xué)課的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要依據(jù)，學(xué)生正確記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于科學(xué)課得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論至關(guān)重要。教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、測(cè)量結(jié)果和觀察結(jié)果等。同時(shí)，教師需幫助、引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力。

（三）提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)讓現(xiàn)象更明顯

實(shí)驗(yàn)方案是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵點(diǎn)之一，是實(shí)驗(yàn)成功的第一步。例如在六年級(jí)“美麗的化學(xué)變化”一課，課堂做實(shí)驗(yàn)時(shí)，需觀察將紫甘藍(lán)取下一塊浸入白醋會(huì)發(fā)生什么變化。在短短的5分鐘僅會(huì)出現(xiàn)淡淡的粉色，20多分鐘后出現(xiàn)較深粉紅色變化。所以在課上有限的40分鐘里，學(xué)生很難觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。于是教師提出思考：怎么改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，讓美麗的化學(xué)變化更明顯呢？學(xué)生們很快就提出了把紫甘藍(lán)榨成汁或用刀切碎或用熱水浸泡等方法。最后在同學(xué)們的幫助下，紫甘藍(lán)葉變成汁與白醋混合，很快可以觀察到紫甘藍(lán)由紫色變成了紅色，產(chǎn)生非常明顯的變化。有時(shí)候?qū)嶒?yàn)方案只需稍作改進(jìn)，就能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，與此同時(shí)也提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

（四）提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)讓實(shí)驗(yàn)結(jié)論更直觀

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析進(jìn)而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力也是至關(guān)重要的。把抽象難懂的數(shù)據(jù)、信息等通過形象直觀的圖呈現(xiàn)出來，或?qū)?fù)雜的、抽象的問題簡(jiǎn)易化，能夠有效、直觀發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的信息，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這也是提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ牟呗灾弧?/p>

在四年級(jí)“鳳仙花的一生”一課，學(xué)生經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察，從數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)：鳳仙花的植株在不斷長(zhǎng)高，每個(gè)階段有著不同的變化，但還是沒總結(jié)出鳳仙花一生的生長(zhǎng)變化規(guī)律。這時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生將記錄的數(shù)據(jù)通過折線統(tǒng)計(jì)圖來呈現(xiàn)。這樣可以更直觀地觀測(cè)出鳳仙花一生的生長(zhǎng)變化規(guī)律：開花之前，鳳仙花生長(zhǎng)較快，長(zhǎng)出花蕾之后，生長(zhǎng)較慢。

（五）提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，巧記現(xiàn)象讓實(shí)驗(yàn)探究更有效

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用記錄單引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋憬莸牡玫綄?shí)驗(yàn)結(jié)論，但很多記錄單因設(shè)計(jì)復(fù)雜或不合理，導(dǎo)致學(xué)生記錄慢，呈現(xiàn)效果也不理想。因此，教師要根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，從學(xué)生已有認(rèn)知水平和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、明了的記錄單，以方便學(xué)生記錄、交流、歸納和總結(jié)，讓實(shí)驗(yàn)探究更有效。

如在三年級(jí)“影子的秘密”一課中，實(shí)驗(yàn)為：總結(jié)影子變化的規(guī)律。由于三年級(jí)學(xué)生文字記錄有點(diǎn)困難，所以改為將小圓柱放在記錄單上，只移動(dòng)手電筒，將影子的外輪廓用描畫的方式記錄下來。這樣的改變讓學(xué)生對(duì)探究影子的秘密產(chǎn)生濃厚興趣，并且輕松觀察到影子變化的規(guī)律。再或者，改變小圓柱的擺放方式來探究影子的變化規(guī)律，可將記錄單立起來，保持記錄單和手電筒距離不變的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)小圓柱，將圓柱的影子描畫在記錄單的方框里，這些方法都不需要文字記錄，只需巧記實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就能輕松解決記錄問題，讓實(shí)驗(yàn)探究更有效。

總之，獲取數(shù)據(jù)并仔細(xì)觀察科學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的一部分。通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、呈現(xiàn)數(shù)據(jù)、巧記現(xiàn)象等措施，學(xué)生可以更加準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)以及觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而提高科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。

【本文系永安市基礎(chǔ)教育科學(xué)研究2023年立項(xiàng)一般課題“新課標(biāo)背景下提升學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的實(shí)踐研究\"（課題編號(hào)：YAKT2023077）研究成果。】